Задание 15 ЕГЭ по физике

Электричество, магнетизм и оптика.

Поток вектора магнитной индукции,

закон электромагнитной индукции Фарадея,

индуктивность, энергия магнитного поля катушки с током,

колебательный контур,

законы отражения и преломления света, ход лучей в линзе

В. З. Шапиро

Задание 15 ЕГЭ по физике – это темы «Электромагнитная индукция», «Электромагнитные колебания и волны». Это задание относится к базовому уровню сложности. Задачи носят, в основном, расчетный характер. Их решение основывается на знаниях закона электромагнитной индукции, правила Ленца, понятия индуктивности, самоиндукции, энергии магнитного поля, закономерностях электромагнитных колебаний.

1. На рисунке приведён график зависимости силы тока I от времени t в электрической цепи, содержащей катушку, индуктивность которой 2мГн. Определите модуль ЭДС самоиндукции в катушке в интервале времени от 15 до 20 с.

Ответ: ___________________________ мкВ.

Необходимая теория: Самоиндукция

Для решения задачи надо воспользоваться формулой, определяющей ЭДС самоиндукции.

$E_{si} = - L \frac{\Delta I}{\Delta t};$ знак «минус» в этой формуле учитывает направление индукционного тока, которое определяется по правилу Ленца. Но так как по условию требуется определить модуль ЭДС самоиндукции, то в расчетах этот знак «минус» можно опустить. Так как ток в интервале времени от 15 до 20 с меняется на 20 мА, то эти значения будут определять расчет модуля ЭДС самоиндукции.

$\displaystyle E_{si} = 2 \cdot 10^{-3} \frac{20 \cdot 10^{-3}}{5} = 8 \cdot 10^{-6} (B) = 8$ (мкВ).

Ответ: 8 мкВ.

Секрет решения. Безусловно, решение подобной задачи требует знаний соответствующей формулы. Но именно в этой теме важно глубокое понимание взаимного превращения электрического и магнитных полей. Ключевым моментом является понятие «изменение» магнитного поля, приводящее к появлению электрического поля. В данном случае теоретические знания происходящих процессов первичны, конечно же, они должны быть подкреплены необходимыми формулами.

Как всегда, следует обратить внимание на единицы измерения. Расчеты – только в системе СИ, ответ в тех единицах измерения, которые требуются по условию.

2. Энергия магнитного поля катушки с током равна 0,32 Дж. Индуктивность катушки равна 10 мГн. Какова сила тока в катушке?

Ответ: ___________________________ А.

Необходимая теория: Самоиндукция

Энергию магнитного поля можно рассчитать по формуле:

$W_M = \frac{LI^2}{2}$ (1), где L – индуктивность катушки, I – сила тока в катушке. Выразим силу тока из формулы (1).

$I = \sqrt{\frac{2W_M}{L}}.$ Проведем расчет $I = \sqrt{\frac{2 \cdot 0,32}{10 \cdot 10^{-3}}} = 8$ (А).

Ответ: 8 А.

Секрет решения. Метод аналогий является одним из основных методов познания. Энергию магнитного поля можно сравнить с кинетической энергией движущегося тела. Индуктивность контура (катушки) аналогична массе тела, сила тока – скорости, тогда известная формула для поможет понять, вывести и запомнить формулу для энергии магнитного поля $W_M = \frac{LI^2}{2}.$

Этот метод применим и при решении задач. Например, колебательное движение поплавка в воде аналогично колебанию груза на пружине.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью C и катушки индуктивностью L. Во сколько раз увеличится период собственных колебаний контура, если его индуктивность увеличить в 10 раз, а емкость уменьшить в 2,5 раза?

Ответ: в __________________________ раз(а).

Необходимая теория: Электромагнитные колебания

Период электромагнитных колебаний рассчитывается согласно формуле Томсона $T = 2 \pi \sqrt{LC}.$

Здесь необходимо рассмотреть два случая.

$T_1 = 2 \pi \sqrt{L_1C_1}.$ (1);

$T_2 = 2 \pi \sqrt{10L_1 \frac{C_1}{2,5}}$ (2).

Разделив (2) на (1) получим $\frac{T_2}{T_1}= \sqrt{4} = 2.$

Ответ: в 2 раза.

Секрет решения. Для первой части ЕГЭ подобная задача является очень распространенной. Единая формула для двух случаев, в которых изменения могут быть прописаны текстом, заданы графиком или даже схемой.

В этой схеме при переводе ключа из положения 1 в положение 2 емкость конденсатора увеличивается в 4 раза. Соответственно, период возрастает в 2 раза.

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими статьями. Информация на странице «Задание 15 ЕГЭ по физике» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам. Чтобы успешно сдать нужные и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий. Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.

Публикация обновлена: 06.09.2023

Задание 15 ЕГЭ по физике

Это полезно